Aus der Universitätsklinik für Kinder- und Jugendmedizin Tübingen Abteilung Kinderheilkunde II mit Poliklinik
(Schwerpunkt: Kardiologie, Intensivmedizin und Pulmologie)
„Monozentrische Langzeitstudie zur epikardialen
Herzschrittmachertherapie bei Neugeborenen, Kindern, Jugendlichen und jungen Erwachsenen“
Inaugural-Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades
der Zahnheilkunde
der Medizinischen Fakultät der Eberhard Karls Universität
zu Tübingen
vorgelegt von Fink, Benjamin Tobias
2019
Dekan: Professor Dr. I. B. Autenrieth 1. Berichterstatter: Professor Dr. G. Kerst
2. Berichterstatter: Professor Dr. P. Martus Tag der Disputation: 06.06.2019
INHALTSVERZEICHNIS:
1 EINLEITUNG UND FRAGESTELLUNG ... 1
1.1 Geschichte und Entwicklung des Herzschrittmachers ... . 1
1.2 Indikationsstellungen für die pädiatrische Herzschrittmachertherapie ... 2
1.3 Auswahl des Herzschrittmachersystems und der Zugangswege ... 5
1.4 Herausforderungen der pädiatrischen Herzschrittmachertherapie ... 6
1.5 Zielsetzung ... 8
2 MATERIAL ... 9
2.1 Herzschrittmacher-Elektroden ... 9
2.2 Implantationstechnik ... 14
3 METHODIK ... 17
3.1 Patientenkollektiv und Studiendesign ... 17
3.2 Herzschrittmacher-Nachsorgeuntersuchungen ... 17
3.3 Definitionen ... 18
3.4 Vergleichsgruppen ... 18
3.4.1 Elektrodenlaufzeit ... 18
3.4.2 Elektrodenmesswerte ... 19
3.5 Statistische Auswertung ... 20
4 ERGEBNISSE ... 22
4.1 Implantierte Herzschrittmacher und Elektroden ... 22
4.1.1 Untergruppe der Neugeborenen und Kleinkinder ... 24
4.2 Elektrodenlaufzeiten ... 26
4.2.1 Laufzeiten aller Elektroden ... 27
4.2.2 Laufzeiten der Elektroden bei Neugeborenen und Kleinkindern . 28 4.2.3 Ursachen für Elektrodenversagen ... 29
4.2.4 Risikofaktoren für Elektrodenversagen ... 30
4.2.5 Laufzeiten der Elektroden in atrialer und ventrikulärer Position . 30 4.2.6 Laufzeiten der Aufnaht- und Schraubelektroden in atrialer und ventrikulärer Position ... 33
4.2.6.1 Medtronic CapSure Epi 4965 und Medtronic CapSure Epi 4968 in atrialer und ventrikulärer Position ... 33
4.2.6.2 Aufnahtelektroden in atrialer Position ... 38
4.2.6.3 Unipolare Aufnaht- und Schraubelektroden in ventrikulärer Position ... 40
4.3 Elektrodenmesswerte ... 45
4.3.1 Atriale und ventrikuläre Elektrodenposition ... 45
4.3.1.1 Aufnahtelektroden in atrialer Position ... 50
4.3.1.2 Aufnaht- und Schraubelektroden in ventrikulärer Position ... 52
4.3.2 Zeiträume der Implantation ... 59
4.3.2.1 Elektroden in atrialer Position im Zeitraum 1993 – 2009 67 4.3.2.2 Elektroden in ventrikulärer Position im Zeitraum 1993 – 2009 ... 69
4.3.3 1-Kammer- und 2-Kammer-Herzschrittmacher ... 72
4.3.4 Anzahl vorheriger Elektrodenimplantationen ... 76
4.3.4.1 Vorherige Elektrodenimplantationen in atrialer Position 78
4.3.4.2 Vorherige Elektrodenimplantationen in ventrikulärer Position ... 80
4.3.5 Patientenalter bei erster Elektrodenimplantation ... 82
4.3.6 Anzahl vorheriger Herzoperationen ... 86
4.3.7 Fontan-Operation ... 89
5 DISKUSSION ... 93
5.1 Herzschrittmacher mit epikardialen Elektroden im Kindes- und Jugendalter ... 94
5.1.1 Laufzeiten epikardialer Elektroden ... 94
5.1.2 Laufzeiten der Elektroden bei Neugeborenen und Kleinkindern . 95 5.1.3 Risikofaktoren für Elektrodenversagen ... 98
5.1.4 Elektrodenmesswerte ... 102
5.1.5 Zusammenfassung der Ergebnisse ... 110
5.1.6 Studiendesign ... 110
5.1.7 Limitationen ... 111
5.2 Anatomische Gründe für ein epikardiales Herzschrittmachersystem im Kindes- und Jugendalter ... 112
5.3 Ausblick ... 116
6 ZUSAMMENFASSUNG UND SCHLUSSFOLGERUNG ... 117
7 LITERATURVERZEICHNIS ... 119
8 ABBILDUNGSVERZEICHNIS ... 127
9 TABELLENVERZEICHNIS ... 129
10 ANHANG ... 134
11 ERKLÄRUNG ZUM EIGENANTEIL ... 138
12 DANKSAGUNG ... 139
13 LEBENSLAUF ... 140
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1 EINLEITUNG UND FRAGESTELLUNG
1.1 Geschichte und Entwicklung des Herzschrittmachers
Die erste elektrische Stimulation eines menschlichen Herzens mittels implantierter Elektrode wurde 1927 beschrieben (Marmorstein 1927). In den 1950er Jahren wurden diese Berichte aufgegriffen. Über einen extrakorporalen Impulsgeber gelang es, einen Patienten acht Jahre lang erfolgreich zu stimulieren (Furman, Robinson 1958).
Die erste erfolgreiche Herzschrittmacherimplantation wurde im Jahr 1958 durch Ake Senning und Rune Elmquist durchgeführt (Elmquivst, Senning 1960). Seitdem wurden die Herzschrittmacher kontinuierlich verbessert und weiterentwickelt. 1960 wurde ein Schrittmachersystem implantiert, dessen Batterie nicht mehr von außen aufgeladen wurde (Chardack 1965). Im Jahr 1962 folgte der erste vorhofsynchrone Herzschrittmacher (Nathan 1963). 1964 wurde der erste Bedarfsschrittmacher entwickelt (Castellanos 1964). Bereits 1966 wurde der erste Herzschrittmacher bei einem Kind implantiert (Martin et al. 1966). Mit der 1975 eingeführten 2-Kammer- Stimulationsmethode konnten Vorhof und Ventrikel sequentiell stimuliert werden.
Darauf folgten frequenzadaptive Herzschrittmachersysteme, die die Herzschlagfrequenz bei gesteigerter Körperaktivität anpassten (Funke et al. 1975; Rickards et al. 1983). Die 1999 eingeführten 3-Kammer-Herzschrittmacher zur kardialen Resynchronisations- therapie (CRT) konnten die Herzleistung durch einen günstigeren Kontraktionsablauf (intraventrikuläre Synchronie) und eine koordinierte Zusammenarbeit der Herzkammern (interventrikuläre Synchronie) verbessern. Seit 1979 ist die Abfrage des Batteriezustandes und der Elektrodenfunktion per Telemetrie möglich. Heutige Herzschrittmacher zeichnen die Herztätigkeit kontinuierlich auf und speichern bestimmte Daten von Herz und Schrittmacher. Die Fortschritte in der Herzchirurgie, sowie in der Technologie von Herzschrittmachern und Elektroden erlauben mittlerweile eine risikoarme Implantation bei Neugeborenen, Kindern und Jugendlichen (Aellig et al.
2007; Villain et al. 2000). Durch die Optimierung der Elektronik und Programmierung wird heute die Aggregatgröße einer Ein-Euro-Münze bei Kindern erreicht, und mit modernen Lithiumjodidbatterien eine Laufzeit von bis zu zehn Jahren (Udink ten cate et al. 2002). Aufgrund dieser Fortschritte können Herzschrittmacher bereits bei einem
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Körpergewicht unter 2500 g implantiert werden (Kammeraad et al. 2004). Jedoch werden sowohl epikardiale als auch transvenöse Elektroden im frühen Lebensalter durch körperliches Wachstum und einen höheren Bewegungsdrang der Kinder besonders hohen Belastungen ausgesetzt und versagen früher als bei Erwachsenen (Ector et al. 2006; Fortescue et al. 2004; Kiviniemi et al. 1999; Silvetti et al. 2007a).
Weiterhin könnte das unterschiedliche Elektrodendesign, z. B. von Aufnahtelektroden, die epikardial aufgenäht werden oder von Schraubelektroden, die von epikardial ins Myokard hineingedreht werden, unterschiedlich empfindlich auf Körperwachstum sein (Silvetti et al. 2007b). Seit Anfang der 1990er Jahre werden steroid-eluierende Elektroden implantiert. Dadurch wurden Entzündungsreaktionen und Narbenbildung reduziert (Mond et al. 1992; Radovsky et al. 1989) und dauerhaft niedrigere Reizschwellenwerte1 beobachtet. Die niedrigeren Reizschwellenwerte führten zu vermindertem Energiebedarf und längeren Batterielaufzeiten (Beaufort-Krol et al. 1999;
Cutler et al. 1997; Hamilton et al. 1991; Horenstein et al. 2003; Thomson et al. 2004).
Die anatomischen Kenntnisse des Erregungsleitungssystems bei den verschiedenen kongenitalen Herzerkrankungen, sowie verbesserte chirurgische Techniken, haben in den letzten Jahrzehnten die Inzidenz eines postoperativen vollständigen AV-Blocks signifikant gesenkt. Während in den 1960er Jahren etwa 10% der Kinder nach einer chirurgischen Korrekturoperation einen postoperativen vollständigen AV-Block entwickelten, liegt die Rate heute zwischen 1% bis 3% (Gross et al. 2006).
1.2 Indikationsstellungen für die pädiatrische Herzschrittmachertherapie
Im Jahr 2013 hat die European Society of Cardiology (ESC) in Gemeinschaftsarbeit mit der European Heart Rhythm Association (EHRA) zuletzt Richtlinien für die permanente Herzschrittmachertherapie herausgegeben (Brignole et al. 2013). Ähnliche Richtlinien bestehen bereits für die Herzschrittmacher-Therapie bei Kindern, Jugendlichen und
1 Reizschwelle: Beim Herzschrittmacher die Mindestamplitude in Abhängigkeit von der Impulsdauer, die erforderlich ist, um eine Myokardkontraktion auszulösen. Die Mindestamplitude ist messbar als Spannungsreizschwelle (Volt) beziehungsweise
Stromreizschwelle (MilliAmpère) und als Impulsdauer (Millisekunden) (Fischer et al. 1997, S. 467).
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Erwachsenen mit angeborenen Herzfehlern von der EHRA und der Association for European Paedeatric and Congenital Cardiology (AEPC) (Brugada et al. 2013), sowie des American College of Cardiology (ACC), der American Heart Association (AHA) und der Heart Rhythm Society (HRS) (Epstein et al. 2008; Tracy et al. 2012).
Die ESC-Richtlinien werden in drei Evidenzklassen und drei Evidenzgrade gegliedert und entsprechen den Richtlinien der ACC und HRS:
Klasse I: Beweise liegen vor oder es gibt eine generelle Einigung, dass die Behandlung vorteilhaft, nützlich und effektiv ist.
Klasse II: Über Nutzen oder Effektivität existieren entgegengesetzte Beweise und/oder auseinander gehende Meinungen. Sie wird in zwei Gruppen unterteilt:
- Klasse IIa: Die Beweise oder Meinungen sprechen für den Nutzen oder Effektivität der Therapie. Die Therapie sollte in Betracht gezogen werden.
- Klasse IIb: Die Beweise oder Meinungen sprechen dafür, dass die Therapie weniger nützlich oder effektiv ist. Die Therapie kann in Betracht gezogen werden.
Klasse III: Beweise liegen vor oder es gibt ein generelles Übereinkommen, dass die Therapie nicht nützlich oder effektiv ist und in bestimmten Fällen sogar schädigen kann.
Grad A: Die Daten stammen von mehreren randomisierten klinischen Studien oder Metaanalysen.
Grad B: Die Daten stammen von einer randomisierten Studie mit Einschluss kleiner Patientenzahlen oder auf einer Analyse von nicht randomisierten Studien mit großen Patientenzahlen.
Grad C: Die Daten stammen von kleinen Studien, retrospektiven Studien und Registern und/oder die Empfehlung stützt sich auf einen Expertenkonsens.
Die Indikationen für einen permanenten Herzschrittmacher bei Kindern und Patienten mit angeborenem Herzfehler sind entsprechend der ESC-Richtlinien im Folgenden dargestellt:
1. Kongenitaler AV-Block. Die permanente Herzschrittmachertherapie ist indiziert bei einem hochgradigen und bei einem kompletten AV-Block bei symptomatischen Patienten. Darüber hinaus bei asymptomatischen Patienten mit den folgenden Risikofaktoren: Ventrikuläre Dysfunktion, verlängerte QTc-Zeit, komplexe ventrikuläre Ektopien, Kammerersatzrhythmus, Bradykardie <50/Minute, ventrikuläre
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Pausen, welche größer sind als das drei-fache der durchschnittlichen Herzzykluslänge.
(Evidenz: Klasse I, Grad C)
2. Kongenitaler AV-Block. Die permanente Herzschrittmachertherapie kann bei asymptomatischen Patienten mit hochgradigem und kompletten AV-Block ohne die bereits oben genannten Risikofaktoren in Betracht gezogen werden. (Evidenz: Klasse IIb, Grad C)
3. Postoperativer AV-Block bei kongenitalem Herzfehler. Die permanente Herzschrittmachertherapie ist bei einem postoperativen, hochgradigen oder kompletten AV-Block indiziert, der für mindestens zehn Tage besteht. (Evidenz: Klasse I, Grad: B) 4. Postoperativer AV-Block bei kongenitalem Herzfehler. Die permanente Herzschrittmachertherapie sollte bei Patienten mit bestehendem asymptomatischen postoperativen bifaszikulärem Block und intermittierendem kompletten AV-Block in Betracht gezogen werden. (Evidenz: Klasse IIa, Grad: C)
5. Sinusknotendysfunktion. Die permanente Herzschrittmachertherapie ist indiziert bei Patienten mit einer symptomatischen Sinusknotendysfunktion, welche das Brady-Tachy-Syndrom miteinschließt, wenn ein Zusammenhang zwischen der Bradykardie und den Symptomen gesehen wird. (Evidenz: Klasse I, Grad: C)
6. Sinusknotendysfunktion. Die permanente Herzschrittmachertherapie kann nützlich werden bei Patienten mit einer asymptomatischen Sinusknotendysfunktion mit einer Herzfrequenz <40/Minute oder ventrikulären Pausen >3 Sekunden. (Evidenz:
Klasse IIb, Grad: C) (Brignole et al. 2013)
Postoperativ erworbene Bradyarrhythmien, vor allem ein AV-Block höheren Grades, treten insbesondere nach Korrektur eines atrioventrikulären Septumdefekts oder nach Patch-Verschluss eines Ventrikelseptumdefekts auf (Antretter et al. 1995).
Bei der chirurgischen Behandlung eines funktionellen Ein-Ventrikel-Herzens kann eine Kreislauftrennung nach dem Fontan-Prinzip erfolgen. Trotz verschiedener Modifikationen der ursprünglichen Fontan-Operation treten weiterhin relativ häufig postoperative Herzrhythmusstörungen auf, insbesondere die Sinusknotenerkrankung (Takahashi et al. 2009). Eine weitere Operation, infolge derer tachykarde und bradykarde Rhythmusstörungen auftreten können, ist die Vorhofumkehr-Operation nach Mustard/Senning (Puley et al. 1999). Die Ursache für eine herzschrittmacherpflichtige
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kongenitale hochgradige oder komplette AV-Blockierung bleibt häufig ungeklärt. Es wurden seltene Fälle dokumentiert, bei denen ein systemischer Lupus erythematodes der Mutter dazu führte, dass durch Autoantikörper der AV-Knoten des Kindes geschädigt wurde (Brucato et. al 2003).
1.3 Auswahl des Herzschrittmachersystems und der Zugangswege
Bei Neugeborenen, Kindern und Jugendlichen, insbesondere bei denjenigen mit angeborenen Herzfehlern, ist eine individuelle Bewertung der Größe und Anatomie des Herzens und der zuführenden venösen Gefäße unerlässlich. Der geplante Zugang zum Herzen (epikardial oder transvenös), der zu verwendende Elektrodentyp (Aufnaht-, Schraub-, Ankerelektrode), die Implantationsseite des Aggregats (infraklavikulär, abdominell oder alternative Implantationsorte) und die Topographie (subkutan oder submuskulär) spielen hierbei eine erhebliche Rolle hinsichtlich möglicher Komplikationen beim Eingriff oder im Langzeitverlauf (Cohan et al. 2001). Ebenso gilt es das Wachstum der jungen Patienten bei der Therapieentscheidung zu berücksichtigen, da mitunter eine lebenslange Schrittmacherpflicht besteht. Aufgrund der meist langen Lebenserwartung der jungen Patienten ist zudem mit Revisionsoperationen zu rechnen. Der Einsatz eines Herzschrittmachers in der Pädiatrie gilt als sicheres und verlässliches Therapiekonzept. Die Auswahl des Herzschrittmachersystems (epikardial oder transvenös) wird dabei kontrovers diskutiert.
Die Überlegenheit des transvenösen Schrittmachersystems gegenüber dem epikardialen System wird in den letzten Jahren infrage gestellt (Alexander 2004). Zum einen erscheinen transvenöse Systeme insbesondere bei Patienten mit kleiner Gefäßgröße mit einem erhöhten Risiko einer Obstruktion beziehungsweise Thrombose behaftet (Bar- Cohan et al. 2006). Zum anderen ist bei einer Elektrodendysfunktion die Extraktion einer transvenös implantierten Elektrode mit einem erhöhten Eingriffsrisiko verbunden (Byrd et al. 1999; Cecchin et al. 2010). Aufgrund der bisherigen Datenlage gilt bei Patienten mit komplexen kardialen Anatomien, wie univentrikulärem Herzen, sowie bei Patienten mit Rechts-Links-Shunt, aufgrund des Thromboembolierisikos ein transvenöses System in aller Regel als kontraindiziert. Als typische Zugangswege für die Implantation transvenöser Elektroden werden bei Kindern und Erwachsenen die
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Vena subclavia und die Vena cephalica verwendet (Herzschrittmacherregister 2012).
Der Zugang über die Vena cephalica hat den Vorteil, dass die Elektrode einen C- förmigen Bogen aufweist und dadurch mit einem geringeren Risiko eines Elektrodenbruchs behaftet sein könnte. Durch Punktion oder Freilegung der entsprechenden Vene wird die Elektrode unter Röntgenkontrolle bis in die Herzkammer vorgeschoben und in entsprechender Position (atrial oder ventrikulär) fixiert. Ein selten gewählter Zugangsweg ist die Vena jugularis interna (Antretter et al. 2003). Bei Erwachsenen erfolgt der operative Eingriff meist in Lokalanästhesie und wird teilstationär oder ambulant bei einer OP-Dauer von typischerweise weniger als einer Stunde durchgeführt. Diese Vorteile haben dazu geführt, dass im Erwachsenenalter fast ausschließlich transvenöse Herzschrittmachersysteme implantiert werden (Henglein et al. 1984).
Für die Implantation epikardialer Elektroden werden in der Regel drei Zugangswege verwendet: über eine Sternotomie, über einen subxiphoidalen Schnitt oder über eine links-laterale Thorakotomie (Cohan et al. 2001; Silvetti et al. 2007b; Fortescue et al.
2005). Dadurch werden keine zuführenden venösen Gefäße zum Herzen verletzt mit dem Risiko eines Venenverschlusses. Zudem besteht kein oder nur ein sehr geringes Endokarditisrisiko (Bar-Cohen et al. 2006; Fortescue et al. 2004). Der Austausch einer epikardialen Elektrode erfordert jedoch einen offenen chirurgischen Zugang zum Herzen mit operativen Risiken, wie z. B. Blutung oder Infektion. Die Hospitalisation nach einer Operation dauert in der Regel länger als bei einem transvenösen Eingriff.
1.4 Herausforderungen der pädiatrischen Herzschrittmachertherapie
Die Herzschrittmachertherapie bei Neugeborenen und Kindern ist im Vergleich zur Schrittmachertherapie bei Erwachsenen selten. Im Jahresbericht des Deutschen Herzschrittmacher-Registers wurden für das Jahr 2012 nur 213 von 76.233 Herzschrittmacher-Implantationen (0,3%) bei Patienten beschrieben, die jünger als 20 Jahre alt waren (Herzschrittmacherregister 2012). Die zugrunde liegenden Erkrankungen bei Erwachsenen, die zu einer Herzschrittmachertherapie führen (z. B.
koronare Herzerkrankung, Herzinfarkt oder Myokarditis), unterscheiden sich von denen bei Kindern. Anders als bei Erwachsenen sind die prinzipiellen Vorteile eines
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transvenösen Systems in der pädiatrischen Herzschrittmachertherapie mit teilweise relevanten Risiken assoziiert. Zum einen ist der Gefäßdurchmesser bei Kindern geringer und birgt daher die Gefahr einer Venenobstruktion bereits nach wenigen Jahren (Campbell et al. 1999; Figa et al. 1997; Stojanov et al. 2005). Zum anderen kann es durch die relative Elektrodenverkürzung beim Körperwachstum der Kinder zu einem Bruch oder einer Dislokation der transvenösen Elektroden kommen (Beaufort-Krol et al. 1999; Bar-Cohen et al. 2006; Dodge-Khatami et al. 2000; Fortescue et al. 2005;
Silvetti et al. 2007b). Hingegen spielt das Körperwachstum bei epikardialen Elektroden mit abdomineller Lage des Herzschrittmacher-Aggregats nur eine geringe Rolle. Die hohen Anforderungen an das Implantationsverfahren und an das Schrittmachersystem werden durch kongenitale Fehlbildungen und Korrekturoperationen in einem wachsenden Organismus zusätzlich erschwert und erlauben mitunter lediglich die Implantation eines Herzschrittmachers mit epikardialen Elektroden (Bar-Cohen et al.
2006; Figa et al. 1997; Khairy et al. 2006; Takahashi et al. 2009). Die Fibrosierung des Perikardraumes nach erfolgtem herzchirurgischen Eingriff kann Probleme bei der Verankerung der Elektroden und ungünstige Stimulations- und Wahrnehmungsbedingungen mit verkürzten Batterielaufzeiten verursachen (Beder et al.
1997; Henglein et al. 1984; Kugler et al. 1988; Sachweh et al. 2000). Im Gegensatz zur Therapie bei Erwachsenen gibt es in der pädiatrischen Herzschrittmachertherapie keine prospektiven Daten. Die wenigen retrospektiven Studien zu diesem Thema haben überwiegend kleine Fallzahlen. Zudem werden alte nicht-steroid-eluierende Elektroden in die Untersuchung miteinbezogen (Hamilton et al. 1991; Post et al. 2011; Sachweh et al. 2000). Es existieren lediglich zwei große Langzeitstudien über epikardiale Elektroden im Kindes- und Jugendalter (Fortescue et al. 2005; Silvetti et al. 2006).
Insgesamt fehlen im jungen Lebensalter ausreichende und vergleichbare Langzeitdaten zu transvenös und epikardial implantierten Herzschrittmachern.
8 1.5 Zielsetzung
Aufgrund der spärlichen Datenlage wird in dieser Studie das Ziel verfolgt, sämtliche epikardiale Elektroden zu untersuchen, die in der Klinik für Kinder- und Jugendmedizin des Universitätsklinikums Tübingen im Zeitraum von 1993 bis 2009 implantiert wurden. Die Laufzeiten der Elektroden werden über den gesamten Beobachtungs- zeitraum ermittelt und auf potentielle patienten- und elektrodenbezogene Risikofaktoren untersucht, die mit Elektrodenausfällen und damit verkürzter Laufzeit des epikardialen Herzschrittmachersystems assoziiert sind. In Kapitel drei der Ergebnisse werden die Reizschwellenwerte auf Einflussfaktoren untersucht, die die Reizschwellenwerte erhöht haben könnten.
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2 MATERIAL
2.1 Herzschrittmacher-Elektroden
In dieser Arbeit wurden die Laufzeiten und Messwerte von sechs verschiedenen Elektrodenmodellen2 ausgewertet. Es handelt sich um die Modelle „CapSure Epi 4965TM“, „CapSure Epi 4968TM“ und „5071TM“ des Herstellers Medtronic, Inc., Minneapolis, Minnesota, USA. Des Weiteren handelt es sich um das Modell „ELC 35- UPTM“ des Herstellers Biotronik SE & Co. KG; Berlin, Deutschland. Das Modell
„MyoDexTM 1084T“ stammt von St. Jude Medical, Inc., Saint Paul, Minnesota, USA und das Modell „MyoporeTM“ von Greatbatch Medical, Inc.; Clarence, New York, USA. Die technischen Daten finden sich in Kapitel 10 (S. 134).
2 Die aufgezählten Elektrodenmodelle sind Markennamen der jeweiligen Hersteller. In der weiteren Nennung sind diese Markennamen gemeint, jedoch nicht durchgehend mit dem TM- Zeichen versehen.
10 Medtronic CapSure Epi 4965
Die Elektrode „CapSure Epi 4965” ist eine unipolare, steroid-eluierende Aufnahtelektrode mit platinschwarz-beschichtetem, mikroporösem Elektrodenpol.
Dieser enthält 1 mg Dexamethason-Natriumphosphat, das bei Flüssigkeitskontakt freigesetzt wird, und die Entzündungsreaktion hemmen soll. Die Elektrode ist für den Einsatz in atrialer und ventrikulärer Position geeignet (Medtronic 2012, Capsure Epi 4965).
Abb. 1: Elektrode Medtronic „CapSure Epi 4965“ (Medtronic 2010, CapSure Epi 4965, Seite 8)
11 Medtronic CapSure Epi 4968
Die Elektrode „CapSure Epi 4968” ist eine bipolare, steroid-eluierende Aufnahtelektrode mit zwei platinschwarz-beschichteten, mikroporösen Elektroden- polen. Die Anode und Kathode enthalten jeweils 1 mg Dexamethason. Die Elektrode ist für den Einsatz in atrialer und ventrikulärer Position geeignet (Medtronic 2012, Capsure Epi 4968).
Abb. 2: Elektrode Medtronic „CapSure Epi 4968“ (Medtronic 2010, CapSure Epi 4968, Seite 26)
12 Medtronic 5071
Bei der Elektrode „5071“ handelt es sich um eine unipolare Schraubelektrode ohne Steroidabgabe. Die Elektrodenspitze in Schraubenform wird im Uhrzeigersinn in den Herzmuskel hineingedreht. Die Elektrode wird zusätzlich durch ein Polyesternetz stabilisiert, das fibrös einwachsen soll. Als Implantationsort der Elektrode ist die ventrikuläre Position vorgesehen (Medtronic 2010).
Abb. 3: Elektrode Medtronic „5071“ (Medtronic 2010, CapSure Epi 4965, Seite 19)
Biotronik ELC 35-UP
Die Elektrode „ELC 35-UP“ ist eine unipolare Schraubelektrode ohne Steroidabgabe, die für eine myokardiale Implantation in ventrikulärer Position gedacht ist. Die Elektrodenspitze in Schraubenform besteht aus einer Platin-Iridium-Legierung mit fraktaler Oberflächenstruktur. Ein Netz am Kopf der Elektrode dient dem Einwachsen und somit der zusätzlichen Stabilierung (Biotronik 1997).
Abb. 4: Elektrode Biotronik „ELC 35-UP“ (Biotronik 1997, Seite 23)
13 MyoDex 1084T
Bei der Elektrode „MyoDex 1084T“ handelt es sich um eine bipolare Schraubelektrode mit Steroidabgabe. Die Elektrode besteht aus einer Schraubenhelix und einem Ring. Die beiden Pole sind fraktal Titan-Nitrid beschichtet mit dem Vorteil einer reduzierten Polarisationsspannung und erhöhter Wahrnehmungsempfindlichkeit. Die mikroporöse Titan-Nitrid-Beschichtung fördert zudem das Einwachsen (St. Jude Medical, 2016).
Abb. 5: Elektrode St. Jude Medical „MyoDex 1084T“ (St. Jude Medical, 2011, Seite 1)
Myopore
Die „Myopore“ ist eine Schraubelektrode ohne Steroidabgabe, welche als unipolare und bipolare Ausführung erhältlich ist. Die Elektrode hat eine schraubenförmige Elektrodenspitze und ein Netz zur zusätzlichen Stabilisierung (Greatbatch Medical, 2010).
Abb. 6: Elektrode Greatbatch Medical „Myopore “ (Greatbatch Medical, 2010, Seite 1)
14 2.2 Implantationstechnik
Bei der Erstimplantation oder der Revisionsoperation der epikardialen Elektroden hing die chirurgische Vorgehensweise wesentlich von der individuellen Herzanatomie der jungen Patienten ab, sowie einer begleitendenden Herzchirurgie und der Position der zu implantierenden Elektrode.
Elektroden in atrialer Position wurden durch den Zugang einer medialen Sternotomie implantiert. Für Elektroden in ventrikulärer Position wurde als Zugangsweg eine mediale Sternotomie gewählt, wenn gleichzeitig eine Herzoperation durchgeführt wurde, oder gleichzeitig eine atrial platzierte Elektrode zusätzlich implantiert wurde.
Ein subxiphoidaler Zugang wurde gewählt, wenn ein ventrikulärer 1-Kammer- Herzschrittmacher samt Elektrode implantiert oder revidiert werden sollte.
Abb. 7: Operationstechniken zur epikardialen Elektrodenimplantation (Medtronic 2012, Capsure Epi 4965, Seite 14)
Die mediale Längssternotomie stellt den klassischen Zugangsweg in der Herzchirurgie dar (Ziemer und Haverich, 2010, S. 225). Das Sternum wird kranial vom Jugulum bis kaudal zum Processus xiphoideus mittig durchtrennt. Mit einem Spreizer wird der Brustkorb eröffnet und gehalten. Das Perikard wird längs eröffnet und mit Haltenähten fixiert.
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Der subxiphoidale Zugang (Pericardiotomia inferior longitudinalis) beginnt von kranial circa drei Zentimeter oberhalb des Processus xiphoideus des Sternums und führt nach kaudal über das Epigastrium. Es folgt die Durchtrennung der Linea alba und des Xiphoids. Nach kranial wird bis zur Pars sternalis des Zwerchfells und die Fasern des Musculus transversus thoracis von der Hinterwand des Sternums gelöst. Das Perikard kann nun freipräpariert werden. Nach querer Inzision werden die Ränder mit Haltefäden fixiert und der Zugang zum rechten Ventrikel im Bereich des Margo acutus ist frei.
Die Schraub- oder Aufnahtelektroden sollen in ein narben- und fettfreies Areal mit geringer Gefäßdichte implantiert werden, um beste Reizschwellenwerte und Wahrnehmungsamplituden zu erhalten (Ziemer und Haverich, 2010, S. 745).
Aufnahtelektroden haben hier den Vorteil, dass vor Fixierung der Elektrode mehrere Stellen getestet werden können, und so ein optimaler Ort zur Implantation der Elektrode gefunden werden kann (Medtronic 2012, CapSure Epi 4965, S. 15). Die Aufnahtelektroden werden mit zwei resorbierbaren Nähten auf dem Epikard fixiert (Abb. 8). Schraubelektroden werden ins Myokard hineingedreht und sind dadurch stabil fixiert (Abb. 9).
Abb. 8: Positionierung und Befestigung einer Aufnahtelektrode mithilfe zweier Nähte auf dem Epikard (Medtronic 2012, Capsure Epi 4965, Seite 18)
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Abb. 9: Positionierung und Befestigung einer Schraubelektrode ins Myokard mithilfe eines Einbringstabs (Biotronik, 1997, Seite18)
Nach der Elektrodenimplantation wurden die Reizschwellenwerte und Wahrnehmungsamplituden mithilfe eines Herzschrittmacheranalysegerätes getestet. Die minimale Reizschwelle, die zu einer Herzkontraktion führt, wurde bei einer Impulsdauer von 0,5 ms3 bestimmt. Lagen keine adäquaten Messwerte vor, musste die Elektrode neu positioniert werden. Nach der Fixierung der Elektroden wurde eine intraperikardiale Reserveschlaufe des Elektrodenkabels belassen.
Die Implantation des Herzschrittmacher-Aggregats erfolgte bevorzugt in der submuskulären Bauchwand des Epigastriums, da diese Position den besten Schutz bietet. Bei der Präparation der Tasche für das Herzschrittmacher-Aggregat wurde die vordere Rektusscheide eröffnet und vom hinteren Blatt der Rektusscheide des Musculus rectus abdominis abgelöst. In diesen gewonnenen Raum wurde das Aggregat platziert und mit dem Elektrodenkabel verbunden. Das Elektrodenkabel wurde dazu vom Perikard zur hinteren Rektusscheide geführt.
3 ms=Millisekunden
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3 METHODIK
3.1 Patientenkollektiv und Studiendesign
Die vorliegende Untersuchung umfasst sämtliche Patienten, die im Zeitraum 1993 bis 2009 in Zusammenarbeit der Abteilung Kinderkardiologie mit der Abteilung Thorax-, Herz- und Gefäßchirurgie am Universitätsklinikum Tübingen einen Herzschrittmacher mit epikardialen Elektroden erhielten. 119 (56%) der Patienten waren männlich und 95 (44%) weiblich.
Insgesamt wurden 371 epikardiale Elektroden bei 214 Patienten implantiert. Die Elektrodentypen bestanden aus Schraub- und Aufnahtelektroden in uni- und bipolarer Ausführung. Die Daten wurden retrospektiv aus Patientenakten, Operationsberichten, Arztbriefen und Herzschrittmacher-Nachkontrollen erhoben. Die Datenerfassung beinhaltete die zugrunde liegende Herzerkrankung, bisherige Herzoperationen, Indikation zur Herzschrittmachertherapie, bisherige Elektrodenimplantationen, Implantationsort (Vorhof oder Ventrikel), Elektrodentyp, Zeitpunkt und Ursache von Elektrodenversagen, Komplikationen sowie die Elektrodenmesswerte Impulsamplitude, Impulsdauer, Wahrnehmungsamplitude und Stimulationsimpedanz zum Zeitpunkt der Implantation und bei Nachfolgeuntersuchungen.
3.2 Herzschrittmacher-Nachsorgeuntersuchungen
Nachfolgeuntersuchungen wurden bei unproblematischem Verlauf im Abstand von ein, drei und sechs Monaten nach erfolgter Elektrodenimplantation vorgenommen. Danach wurden in 6-Monatsintervallen oder bei Notwendigkeit auch in kürzeren Abständen Nachkontrollen durchgeführt. Bei jeder Untersuchung wurden die Impulsamplitude, die Impulsdauer, die Wahrnehmungsamplitude und die Stimulationsimpedanz bestimmt, die Telemetriedaten der Herzschrittmacher abgefragt, ein 12-Kanal-Elektrokardiogramm abgeleitet, sowie eine klinische und gegebenenfalls weitere kardiologische Untersuchungen durchgeführt.
18 3.3 Definitionen
Ein Elektrodenversagen lag dann vor, wenn ein Austausch der Elektrode aufgrund eines hohen Reizschwellenwertes, eines Verlustes der Wahrnehmung, eines Elektrodenbruchs oder aufgrund eines vermuteten Isolationsdefektes erforderlich wurde. Die Elektrodenlaufzeit ist definiert als die Zeit von der Implantation bis zur Austauschoperation.
Die Reizschwellenenergie wurde durch die Formel errechnet (Morschhäuser et al. 2011, S. 7): Reizschwellenenergie (µJ4) = [Impulsamplitude (V5)]² x [Impulsdauer (ms)] x 10^6/[Impedanz (Ohm)] x 1000ms pro Sekunde.
3.4 Vergleichsgruppen 3.4.1 Elektrodenlaufzeit
Bei der Beobachtungseinheit Elektrodenlaufzeit wurden folgende Einflussgrößen erhoben, um mögliche Unterschiede bei der Überlebensrate der Elektroden zu ermitteln.
Als Einflussgröße wurde die atriale und ventrikuläre Elektrodenposition miteinander verglichen. Des Weiteren wurden die atrial und ventrikulär implantierten Elektroden separat nach Modellen untersucht.
Des Weiteren wurde die Einflussgröße Zeiträume der Implantation in zwei Vergleichsgruppen eingeteilt: 1993 bis 2000 und von 2001 bis 2009. Ebenso wurde die Elektrodenlaufzeit in 1- und 2-Kammer-Herzschrittmachern verglichen. Aufgrund zu geringer Fallzahlen atrialer Elektroden konnten nur ventrikulär implantierte Elektroden bei 1- und 2-Kammer-Herzschrittmacher verglichen werden.
Die Einflussgröße Anzahl vorheriger Elektrodenimplantationen wurde in zwei Vergleichsgruppen eingeteilt und getrennt für atriale und ventrikuläre Elektroden untersucht: keine vorherige Elektrodenimplantation und eine oder mehr vorherige Elektrodenimplantationen.
4 µJ=Mikrojoule 5 V=Volt
19
Die Einflussgröße Patientenalter bei erster Elektrodenimplantation wurde in drei Gruppen eingeteilt: die Gruppe der Neugeborenen und Kleinkinder bis zur Altersgrenze von zwei Jahren, die Gruppe ab zwei Jahre bis einschließlich fünf Jahre und die Gruppe der Patienten, die älter als fünf Jahre bei der ersten Implantation waren. Zusätzlich wurden die Patienten in die Altersgruppe der unter und der über 12-jährigen eingeteilt.
Bei der Einflussgröße Anzahl vorheriger Herzoperationen wurden zwei Vergleichsgruppen gebildet: keine vorherige Herzoperation und eine oder mehr vorherige Herzoperationen. Bei der Einflussgröße Fontan-Operation wurden die atrialen Elektroden von Patienten mit erfolgter modifizierter Fontan-Operation mit atrialen Elektroden von Patienten ohne Fontan-Operation jedoch gleicher Anzahl an herzchirurgischen Korrekturoperationen verglichen.
Untergruppe der Neugeborenen und Kleinkinder
Bei der Beobachtungseinheit Elektrodenlaufzeit wurde eine Untergruppe der Neugeborenen und Kleinkinder bis zu einem Alter von zwei Jahren gebildet. Die zu ermittelnde Zielgröße war dabei die Laufzeit der implantierten Elektroden.
3.4.2 Elektrodenmesswerte
Für die Beobachtungseinheit Elektrodenmesswerte (Reizschwellenenergie, Wahrnehmungsamplitude, Stimulationsimpedanz) wurden folgende Einflussgrößen erhoben, um mögliche Unterschiede bei den Elektrodenmesswerten zu ermitteln.
Als Einflussgröße wurde die atriale und ventrikuläre Elektrodenposition miteinander verglichen. Des Weiteren wurden die Elektroden in atrialer und ventrikulärer Position separat nach Typen (Aufnaht-, Schraubelektroden) und Modellen untersucht.
Die Einflussgröße Zeiträume der Implantation wurde in zwei Vergleichsgruppen eingeteilt: 1993 bis 2000 und 2001 bis 2009. Als Einflussgröße wurden auch die Elektrodenmesswerte der ventrikulär implantierten Elektroden in 1- und 2-Kammer- Herzschrittmachern untersucht. Aufgrund zu geringer Fallzahlen der Elektroden in
20
atrialer Position konnten nur ventrikulär implantierte Elektroden bei 1- und 2-Kammer- Herzschrittmachern verglichen werden.
Die Einflussgröße Anzahl vorheriger Elektrodenimplantationen wurde in drei Vergleichsgruppen eingeteilt und getrennt für Elektroden in atrialer und ventrikulärer Position untersucht: keine vorherige Elektrodenimplantation, eine vorherige Elektrodenimplantation, zwei oder mehr vorherige Elektrodenimplantationen.
Die Einflussgröße Patientenalter bei erster Elektrodenimplantation wurde in drei Gruppen eingeteilt: die Gruppe der Neugeborenen und Kleinkinder bis zur Altersgrenze von zwei Jahren, die Gruppe ab zwei Jahre bis einschließlich fünf Jahre und die Gruppe der Patienten, die älter als fünf Jahre bei der ersten Implantation waren.
Die Einflussgröße Anzahl vorheriger Herzoperationen wurde in drei Vergleichsgruppen eingeteilt: keine vorherige Herzoperation, eine vorherige Herzoperation, zwei oder mehr vorherige Herzoperationen. Bei der Einflussgröße Fontan-Operation wurden die atrialen Elektroden von Patienten mit erfolgter modifizierter Fontan-Operation mit atrialen Elektroden von Patienten ohne Fontan-Operation jedoch gleicher Anzahl an herzchirurgischen Korrekturoperationen verglichen.
3.5 Statistische Auswertung
Die statistische Auswertung der Daten erfolgte mit der SPSS 18.0 Software (SPSS Inc., Chicago, IL, USA). Zur Angabe der Konfidenzintervalle wurde STATA SE 12 Software (StataCorp., College Station, TX, USA) verwendet.
Kontinuierliche Variablen sind als Mittelwert ± Standardabweichung und wenn geeignet, als Medianwert und Spanne angegeben; kategorische Werte als Anzahl und Prozentwert.
Der Vergleich zwischen Gruppen bei kontinuierlichen Werten, die von der Normalverteilung abweichen, wurde mithilfe des Mann-Whitney-U-Tests durchgeführt.
Zur Analyse und Darstellung der Überlebenswahrscheinlichkeit der Elektroden wurde die Kaplan-Meier Methode mit 95% Konfidenzintervall und dem Log-Rank Test zur Überprüfung der statistischen Signifikanz angewandt. Einflussfaktoren der Lebensdauer der Elektroden wurden in einem univariaten Cox Regressionsmodell analysiert. Der
21
Beobachtungszeitraum wurde aufgrund der Überschneidung der Überlebensraten zum Zeitpunkt 10 Jahre auf diesen Zeitraum begrenzt.
Die physikalischen Elektrodenmesswerte wurden zu definierten Zeitpunkten von der Implantation bis zu zehn Jahre danach mit den folgenden Einflussfaktoren verglichen:
atriale oder ventrikuläre Position, Elektrodentypen und –modelle, vorausgegangene Elektrodenimplantation, Zeitraum der Implantation, 1- oder 2-Kammer- Herzschrittmacher, Altersgruppe bei erstmaliger Implantation, vorausgegangene Herzoperationen, sowie Fontan-Operation.
Die statistische Auswertung der metrischen Elektrodenparameter Reizschwellenenergie, Wahrnehmungsamplitude und Stimulationsimpedanz, wurde für jeden Einflussfaktor erhoben und erfolgte zu den jeweiligen Nachsorgezeitpunkten: Implantationszeitpunkt, ein, drei und sechs Monate, ein, zwei, drei, fünf, sieben und zehn Jahre nach der Implantation. Ein Fehler erster Ordnung kleiner 0,05 wurde als statistisch signifikant angesehen (p<0,05). Es wurde keine Adjustierung für multiple Tests vorgenommen.
22
4 ERGEBNISSE
4.1 Implantierte Herzschrittmacher und Elektroden
Die vorliegende Arbeit umfasst 214 Patienten im Kindes- und Jugendalter im Zeitraum von 1993 bis 2009 mit einer Herzschrittmacherimplantation mit epikardialer Elektrodenposition. Insgesamt wurden 371 epikardiale Elektroden implantiert. 131 Patienten erhielten zu Beginn einen 1-Kammer-Herzschrittmacher, 83 Patienten einen 2-Kammer-Herzschrittmacher. Bei zehn Patienten wurde der anfänglich implantierte 1- Kammer-Herzschrittmacher zu einem 2-Kammer-Herzschrittmacher aufgerüstet. Die Gesamtzahl der im Zeitraum von 1993 bis 2009 implantierten Herzschrittmacher- Aggregate (inklusive Austausch-Aggregate und Aufrüstungen) umfasst 429 Aggregate.
Die Indikation für die Implantation eines epikardialen Herzschrittmachersystems wurde aufgrund eines kongenitalen, postinfektiösen oder postoperativen permanenten AV- Blocks zweiten oder dritten Grades mit insuffizientem bradykardem Ersatzrhythmus gestellt. Bei Patienten mit einer symptomatischen Sinusknotendysfunktion war ebenfalls ein epikardialer Herzschrittmacher indiziert.
Die häufigste Indikation stellte der postoperative AV-Block zweiten oder dritten Grades mit 88 Patienten (41%) dar. Bei 35 Patienten (16%) lag hingegen keine strukturelle Herzerkrankung zugrunde (Tab. 1). Ein Patient entwickelte während des Beobachtungszeitraums Herzschrittmacher-bezogene Komplikationen. Es handelte sich um eine 9-jährige mit kongenitalem AV-Block dritten Grades und regelrechter biventrikulärer Funktion. Bei der Patientin trat ein blutig-seröser Pleuraerguss zusammen mit einem Perikarderguss sechs Wochen nach der Implantation einer epikardialen Elektrode auf. Aufgrund der retrokardialen Lage wurde der Perikarderguss operativ entfernt. Da intraoperativ eine aktive Einblutung nicht festgestellt wurde, konnte retrospektiv nicht bestimmt werden, ob der blutige Anteil ein Restzustand nach der Implantationsoperation des Herzschrittmachersystems oder Folge der zuvor stattgefundenen Punktion des Perikardergusses unter Aspirinmedikation war. Die noch intraoperativ durchgeführte Testung des Herzschrittmachersystems ergab eine regelrechte Funktion.
23
Tab. 1: Patientencharakteristika und Anzahl implantierter Herzschrittmacher-Aggregate mit a) primären Indikationen für eine Herzschrittmachertherapie und b) Beschreibung der kardialen Anatomie/Angeborenes Herzvitium
6 DORV=Double outlet right ventricle (rechter Doppelausstromventrikel)
7 cc-TGA=Congenitally corrected transposition of the great arteries (kongenital korrigierte Transposition der großen Arterien) 8 D-TGA=Dextro-Transposition der großen Arterien
Patienten Geschlecht
n=214
Männlich Weiblich
n=119 (56%) n=95 (44%) Alter bei erster Herzschrittmacher-Implantation
Medianes Alter (Jahre) Mittleres Alter (Jahre)
Gesamtanzahl Herzschrittmacher-Aggregate (implantiert 1993-2009)
a) Primäre Herzschrittmacher-Indikationen
Kongenital/erworbener AV-Block zweiten oder dritten Grades Postoperativer AV-Block zweiten oder dritten Grades
Sinusknotendysfunktion Kardioinhibitorische Synkope Binodale Erkrankung
5,2 (0,003 – 28,1) 6,6 ± 5,8
n=429
n=38 (18%) n=88 (41%) n=77 (36%) n=2 (<1%) n=9 (4%)
b) Kardiale Anatomie/Angeborenes Herzvitium
Strukturell normales Herz
Atriumseptumdefekt (ASD)
n=35 (16%) n=5 (2%)
Ventrikelseptumdefekt (VSD) n=28 (13%)
Atrio-ventrikulärer Septumdefekt (AVSD), partiell Atrio-ventrikulärer Septumdefekt (AVSD), komplett
n=12 (6%) n=16 (7%) Linksherz-Obstruktion
Fallot-Tetralogie DORV6 cc-TGA7
D-TGA8 nach Senning/Mustard Operation D-TGA nach arterieller Umkehr-Operation
Funktionell univentrikuläres Herz nach Fontan-Typ Palliation Andere Herzfehler
n=20 (9%) n=17 (8%) n=6 (3%) n=5 (2%) n=8 (4%) n=2 (1%) n=46 (22%) n=14 (7%)
24
4.1.1 Untergruppe der Neugeborenen und Kleinkinder
In der vorliegenden Arbeit wurden die Neugeborenen und Kleinkinder bis zum Alter von zwei Jahren in einer Untergruppenanalyse ausgewertet. Diese Analyse ergab im untersuchten Zeitraum von 1993 bis 2009 ein Kollektiv von 55 Patienten mit 65 implantierten Elektroden.
45 Patienten erhielten zu Beginn einen VVI9-Herzschrittmacher, zehn Patienten einen DDD-Herzschrittmacher. Bei vier Patienten wurde der anfänglich implantierte 1- Kammer-Herzschrittmacher zu einem 2-Kammer-Herzschrittmacher aufgerüstet. Die Gesamtzahl der im Zeitraum von 1993 bis 2009 implantierten Herzschrittmacher- Aggregate (inklusive Austausch-Aggregate und Aufrüstungen) umfasst 101 Aggregate.
Die häufigste Indikation für einen epikardialen Herzschrittmacher war der postoperative AV-Block zweiten oder dritten Grades bei 32 Patienten (58%). Bei 15 Patienten (27%) lag hingegen keine strukturelle Herzerkrankung zugrunde (Tab. 2).
9 Die Erläuterung zur Bezeichnung des Modus des Herzschrittmachers befindet sich im Kapitel 10
25
Tab. 2: Patientencharakteristika der Untergruppe der Neugeborenen und Kleinkinder und Anzahl implantierter Herzschrittmacher-Aggregate mit a) primären Indikationen für eine Herzschrittmachertherapie und b) Beschreibung der kardialen Anatomie/Angeborenes Herzvitium
Patienten n=55 (100%)
Geschlecht
Männlich Weiblich
n=29 (53%) n=26 (47%) Alter bei erster Herzschrittmacher-Implantation
Medianes Alter (Jahre) Mittleres Alter (Jahre)
Gesamtanzahl Herzschrittmacher-Aggregate (implantiert 1993-2009)
a) Primäre Herzschrittmacher-Indikationen
Kongenital/erworbener AV-Block zweiten oder dritten Grades Postoperativer AV-Block zweiten oder dritten Grades
Sinusknotendysfunktion Kardioinhibitorische Synkope
5,0 (0,003 – 23,0) 7,0 ± 7,0
n=101
n=17 (31%) n=32 (58%) n=5 (9%) n=1 (2%)
b) Kardiale Anatomie/Angeborenes Herzvitium
Strukturell normales Herz
Atriumseptumdefekt (ASD)
n=15 (27%) n=2 (4%)
Ventrikelseptumdefekt (VSD) n=7 (13%)
Atrio-ventrikulärer Septumdefekt (AVSD), partiell Atrio-ventrikulärer Septumdefekt (AVSD), komplett
n=1 (2%) n=2 (4%) Linksherz-Obstruktion
Fallot-Tetralogie DORV
cc-TGA
D-TGA nach arterieller Umkehr-Operation
Funktionell univentrikuläres Herz nach Fontan-Typ Palliation Mitralklappen-Dysplasie (MV-Dysplasie)
n=7 (13%) n=8 (14%) n=3 (5%) n=2 (4%) n=1 (2%) n=4 (7%) n=3 (5%)
26 4.2 Elektrodenlaufzeiten
Im Zeitraum von 17 Jahren wurden 105 (28%) epikardiale Elektroden in atrialer und 266 (72%) in ventrikulärer Position bei insgesamt 214 Patienten implantiert.
Uni- und bipolare Aufnaht- und uni- und bipolare Schraubelektroden wurden in atrialer und ventrikulärer Position implantiert. 60% der Elektroden waren steroid-eluierend.
Der Beobachtungszeitraum betrug im Mittel 4,8 ± 3,8 Jahre und hatte einen Median von 3,9 Jahren (Spanne 1 Tag bis 15,6 Jahre). Insgesamt wurden 1.764 Elektrodenjahre ausgewertet.
Ein Elektrodenversagen trat bei 61 Elektroden auf. Dies entspricht 16% der untersuchten Elektroden. Von den 48 Patienten mit Elektrodenausfall waren neun Patienten mit zwei Ausfällen und zwei Patienten mit drei Ausfällen betroffen (Tab. 3).
Tab. 3: Elektrodenmodelle und Fallzahlen der Elektroden mit Versagen, unterteilt nach atrialer und ventrikulärer Position
* steroid-eluierend Elektroden-
modelle
Implantations- zeitraum
Fallzahl (%) Implantations- position atrial | ventrikulär
Elektrodentyp Versagen atrial | ventrikulär
Medtronic CapSure Epi 4965*
1996 – 2009 126 (34,0) 34 | 92 Aufnahtelektrode unipolar
9 | 12 Medtronic CapSure
Epi 4968*
1996 – 2009 87 (23,5) 70 | 17 Aufnahtelektrode bipolar
2 | 0
Medtronic 5071 1993 – 1998 39 (10,5) 0 | 39 Schraubelektrode unipolar
0 | 16
Biotronik ELC 35-UP 1998 – 2009 107 (28,8) 0 | 107 Schraubelektrode unipolar
0 | 22
St. Jude Medical
Myodex*
1084T
2009 9 (2,4) 1 | 8 Schraubelektrode bipolar
0 | 0
Greatbatch Medical
Myopore 2007 – 2009 3 (0,8) 0 | 3 Schraubelektrode bipolar
0 | 0
Total 371 (100) 105 | 266 61
27 4.2.1 Laufzeiten aller Elektroden
Die Überlebensrate des gesamten Elektrodenkollektivs wurde nach der Kaplan-Meier- Methode berechnet und ergab eine 1-, 2-, 5-, 10- und 15-Jahres-Überlebensrate von 98%, 94%, 84%, 73% und 49% (Abb. 10). Die Überlebensraten und dazugehörigen Fallzahlen sind in Tabelle 4 aufgelistet.
+ = zensiert (keine Reintervention, aber Endpunkt der Beobachtung) Abb.10: Kaplan-Maier-Überlebenskurve aller untersuchten Elektroden
Tab. 4: Überlebensrate und Fallzahlen der implantierten Elektroden
Überleben Fallzahl Überlebensrate
1-Jahr
289 98%
2-Jahre
254 94%
5-Jahre
152 84%
10-Jahre
44 73%
15-Jahre 3 49%
28
4.2.2 Laufzeiten der Elektroden bei Neugeborenen und Kleinkindern
In der Altersgruppe der Neugeborenen und Kleinkinder bis zum Alter von zwei Jahren wurden die Elektroden über einen medianen Zeitraum von 4,8 Jahren (Spanne 1 Tag bis 11,8 Jahre) beobachtet. 23 Elektroden (35%) waren unipolare Schraubelektroden, 42 Elektroden (65%) waren Aufnahtelektroden. In diesem Zeitraum versagten neun Elektroden (entspricht 14%).
Die Elektroden hatten eine 1-, 5- und 10-Jahres-Überlebensrate von 100%, 88%
(Konfidenzintervall 74% - 95%) und 71% (Konfidenzintervall 50% - 85%) (Abb. 11).
Abb. 11: Überlebenskurve der implantierten Elektroden bei Neugeborenen und Kleinkinder bis zum Alter von zwei Jahren mit 95% Konfidenzintervall
29 4.2.3 Ursachen für Elektrodenversagen
Ein Elektrodenversagen trat nach einem mittleren Intervall von 4,3 ± 3,1 Jahren auf. Die häufigsten Ursachen waren ein vollständiger Stimulationsverlust mit 23 Fällen und ein Reizschwellenanstieg mit 19 Fällen.
Ventrikulär implantierte Elektroden hatten mit einer Anzahl von 50 Fällen (19%) eine höhere Ausfallrate als atrial implantierte Elektroden mit einer Anzahl von 11 Fällen (10%) (Tab. 5).
Tab. 5: Ursachen für Elektrodenversagen
Die Anzahl der Elektroden mit Versagen ist nach Implantationsposition (atrial oder ventrikulär) aufgeschlüsselt. In atrialer Position wurden (bis auf eine Ausnahme) nur Aufnahtelektroden verwendet. Da in ventrikulärer Position sowohl Aufnaht- als auch Schraubelektroden implantiert wurden, ist die Anzahl der ventrikulär implantierten Elektroden mit Versagen nochmals nach Aufnaht- und Schraubelektroden unterteilt.
Ursachen Fallzahl Implantations-
position
Aufnaht-| Schraub- Elektroden in
Zeit bis zum Versagen (in Jahre) atrial |
ventrikulär
ventrikulärer Position
Median Mittelwert ± Standard-
abweichung Vollständiger
Stimulationsverlust
23 5 | 18 7 | 11 5,2 5,6 ± 3,3
Reizschwellenanstieg 19 3 | 16 0 | 16 2,4 3,0 ± 2,5 Wahrnehmungsverlust 3 1 | 2 2 | 0 1,4 1,8 ± 0,8 Elektrodenbruch 7 1 | 6 2 | 4 2,8 4,0 ± 3,5 Isolationsdefekt 5 0 | 5 0 | 5 2,9 3,9 ± 2,3 Elektrodendislokation 1 0 | 1 0 | 1 8,3 8,3 ± 0 Infektion 2 1 | 1 1 | 0 5,4 5,4 ± 3,3 Muskelstimulation 1 0 | 1 0 | 1 4,3 4,3 ± 0
Total 61 11 | 50 12 | 38 3,5 4,3 ± 3,1
30 4.2.4 Risikofaktoren für Elektrodenversagen
Die univariate Cox Regressionsanalyse ergab als einzigen auffälligen Einflussfaktor für eine verkürzte Laufzeit die ventrikuläre Elektrodenposition (p<0,001).
Die Hazard Ratio lag bei 2,8 (Konfidenzintervall 1,3 – 5,9). Somit konnte ein 180%
höheres Risiko für Elektrodenversagen für ventrikulär implantierte Elektroden in dieser Untersuchung gefunden werden.
4.2.5 Laufzeiten der Elektroden in atrialer und ventrikulärer Position
Die Berechnung nach der Kaplan-Meier Methode ergab, dass atrial implantierte Elektroden im Zeitraum zwei bis einschließlich zehn Jahre nach Implantation eine höhere Überlebensrate hatten als ventrikulär implantierte Elektroden (Abb. 12 und 13).
Die Überlebensraten mit dem zugehörigen 95% Konfidenzintervall sind in Tabelle 6 und 7 aufgelistet.
+ = zensiert (keine Reintervention, aber Endpunkt der Beobachtung)
Abb. 12: Kaplan-Maier-Überlebenskurve der Elektroden in atrialer und ventrikulärer Position
31
Abb. 13: Überlebenskurve der Elektroden in atrialer und ventrikulärer Position mit 95%
Konfidenzintervall
32
Tab. 6: Überlebensrate der Elektroden in atrialer Position
Tab. 7: Überlebensrate der Elektroden in ventrikulärer Position
Überleben Fallzahl Überlebensrate 95% Konfidenzintervall
1-Jahr
83 99% -
5-Jahre
55 96% 87,3 - 98,6%
10-Jahre
17 85% 71,1 - 92,2%
13-Jahre 2 67% 43,4 – 82,3%
Überleben Fallzahl Überlebensrate 95% Konfidenzintervall
1-Jahr
207 97% 93,7 – 98,5%
5-Jahre
98 80% 72,6 – 84,8%
10-Jahre
29 68% 58,4 – 75,2%
13-Jahre 15-Jahre
5 2
65%
49%
54,4 – 73,6%
19,7 – 72,7%
33
4.2.6 Laufzeiten der Aufnaht- und Schraubelektroden in atrialer und ventrikulärer Position
Die Laufzeiten der Elektrodentypen wurden in den folgenden Auswertungen verglichen, um herauszufinden, ob verkürzte Laufzeiten der Elektroden in ventrikulärer Position mit dem verwendeten Elektrodentyp assoziiert sind.
4.2.6.1 Medtronic CapSure Epi 4965 und Medtronic CapSure Epi 4968 in atrialer und ventrikulärer Position
Die Aufnahtelektroden Medtronic CapSure Epi 4965 und Medtronic CapSure Epi 4968 wurden sowohl in atrialer als auch in ventrikulärer Position über den gesamten Beobachtungszeitraum implantiert. Innerhalb des gleichen Elektrodenmodells konnten vergleichbare Laufzeiten der Medtronic CapSure Epi 4965 als auch der Medtronic CapSure Epi 4968 in atrialer und ventrikulärer Position beobachtet werden (p>0,05) (Abb. 14 und Abb. 16).
Die Überlebensraten mit 95% Konfidenzintervall der Aufnahtelektroden Medtronic CapSure Epi 4965 und Medtronic CapSure Epi 4968 sind in den Tabellen 8 bis 11 aufgelistet. In Abb. 15 und Abb. 17 sind die Konfidenzintervalle der Kaplan-Meier- Überlebensraten nochmals grafisch dargestellt.
34
Überlebensraten der Elektroden Medtronic CapSure Epi 4965 in atrialer und ventrikulärer Position
Tab. 8: Überlebensrate des Elektrodenmodells Medtronic CapSure Epi 4965 in atrialer Position
Tab. 9: Überlebensrate des Elektrodenmodells Medtronic CapSure Epi 4965 in ventrikulärer Position
Überleben Fallzahl Überlebensrate 95% Konfidenzintervall
1-Jahr
34 100% -
5-Jahre
21 92% 72,4 – 98,0%
10-Jahre 13 75% 52,2 – 87,9%
Überleben Fallzahl Überlebensrate 95% Konfidenzintervall
1-Jahr
89 98% 89,4 – 99,7%
5-Jahre
20 81% 66,8 – 89,3%
8-Jahre 3 76% 58,1 – 86,7%
35
+ = zensiert (keine Reintervention, aber Endpunkt der Beobachtung)
Abb. 14: Kaplan-Maier-Überlebenskurve des Elektrodenmodells Medtronic CapSure Epi 4965 in atrialer und ventrikulärer Position
Abb. 15: Überlebenskurve des Elektrodenmodells Medtronic CapSure Epi 4965 in atrialer und ventrikulärer Position mit 95% Konfidenzintervall
36
Überlebensraten der Elektroden Medtronic CapSure Epi 4968 in atrialer und ventrikulärer Position
Tab. 10: Überlebensrate des Elektrodenmodells Medtronic CapSure Epi 4968 in atrialer Position
Tab. 11: Überlebensrate des Elektrodenmodells Medtronic CapSure Epi 4968 in ventrikulärer Position
Überleben Fallzahl Überlebensrate 95% Konfidenzintervall
1-Jahr
54 100% -
5-Jahre
32 98% 83,9 – 99,6%
10-Jahre 2 94% 78,3 – 98,5%
Überleben Fallzahl Überlebensrate 95% Konfidenzintervall
1-Jahr
17 100% -
5-Jahre
17 100% -
10-Jahre 17 100% -
37
+ = zensiert (keine Reintervention, aber Endpunkt der Beobachtung
Abb. 16: Kaplan-Maier-Überlebenskurve des Elektrodenmodells Medtronic CapSure Epi 4968 in atrialer und ventrikulärer Position
Abb. 17: Überlebenskurve des Elektrodenmodells Medtronic CapSure Epi 4968 in atrialer und ventrikulärer Position mit 95% Konfidenzintervall
38 4.2.6.2 Aufnahtelektroden in atrialer Position
In atrialer Position wurden bis auf eine Ausnahme ausschließlich Aufnahtelektroden über den gesamten Zeitraum implantiert. Die Laufzeiten der unipolaren Aufnahtelektroden Medtronic CapSure Epi 4965 wurden mit den Laufzeiten der bipolaren Aufnahtelektroden Medtronic CapSure Epi 4968 verglichen und waren bis zum Zeitpunkt acht Jahre nach Implantation vergleichbar hoch. Ab dem Zeitpunkt acht Jahre ist die Überlebensrate der unipolaren Medtronic CapSure Epi 4965 statistisch signifikant niedriger (p<0,05) als die Überlebensrate der bipolaren Medtronic CapSure Epi 4968 (Abb. 18).
+ = zensiert (keine Reintervention, aber Endpunkt der Beobachtung)
Abb. 18: Kaplan-Maier-Überlebenskurve der Elektrodenmodelle Medtronic CapSure Epi 4965 und Medtronic CapSure Epi 4968 in atrialer Position
39
Abb. 19: Überlebenskurve der Elektrodenmodelle Medtronic CapSure Epi 4965 und Medtronic CapSure Epi 4968 in atrialer Position mit 95% Konfidenzintervall
40
4.2.6.3 Unipolare Aufnaht- und Schraubelektroden in ventrikulärer Position
In ventrikulärer Position wurden sowohl uni- und bipolare Aufnaht- als auch uni- und bipolare Schraubelektroden implantiert.
Die Laufzeiten der unipolaren Aufnaht- und Schraubelektroden konnten miteinander verglichen werden, da diese überwiegend über den gesamten Zeitraum implantiert wurden und ausreichend Fallzahlen vorlagen.
Eine detaillierte Beschreibung der verwendeten Elektrodenmodelle ist in Tabelle 12 zu finden.
Aufgrund kleiner Fallzahlen der bipolaren Schraubelektroden sowie der überlegenen Laufzeit der in ventrikulärer Position implantierten bipolaren Aufnahtelektroden Medtronic CapSure Epi 4968 ohne Ausfall über einen Beobachtungszeitraum von zehn Jahren (Tab. 11 und Abb. 16), wurden diese Elektrodenmodelle nicht in die folgende Analyse einbezogen.
Tab.12: Unipolare Aufnaht- und Schraubelektroden der Modelle Medtronic CapSure Epi 4965, Medtronic 5071 und Biotronik ELC 35-UP in ventrikulärer Position
*steroid-eluierend Elektroden- modell
Implantations- zeitraum
Fallzahl (%)
Elektrodentyp Versagen (%)
Medtronic CapSure Epi 4965*
1996 – 2009 92 (39) Aufnahtelektrode unipolar
12 (24)
Medtronic 5071 1993 – 1998 39 (16) Schraubelektrode unipolar
16 (32)
Biotronik ELC 35-UP 1998 – 2009 107 (45) Schraubelektrode unipolar
22 (44)
Total 238 (100) 50 (100)
41
Die Laufzeiten ventrikulärer unipolarer Aufnaht- und Schraubelektroden waren bis zum Zeitpunkt vier Jahre nach Implantation vergleichbar (p=0,453) (Abb. 20). Das Elektrodenmodell Medtronic 5071 zeigte ab dem Zeitpunkt fünf Jahre nach Implantation eine auffällig niedrigere Überlebensrate im Vergleich zu den Modellen Biotronik ELC 35-UP und Medtronic CapSure Epi 4965 (p<0,001) bei gleichzeitiger Überschneidung der 95% Konfidenzintervalle (Abb. 21) der drei Elektroden in diesem Zeitraum. Zwischen den Laufzeiten der Schraubelektroden Biotronik ELC 35-UP und der Aufnahtelektroden Medtronic CapSure Epi 4965 wurde kein Unterschied bis zum Zeitpunkt acht Jahre nach Implantation beobachtet. Danach lagen nur noch geringe Fallzahlen der Aufnahtelektroden Medtronic CapSure Epi 4965 vor. Die Überlebensraten mit 95% Konfidenzintervall der Elektroden sind in den Tabellen 13 bis 15 aufgelistet.
+ = zensiert (keine Reintervention, aber Endpunkt der Beobachtung)
Abb. 20: Kaplan-Maier-Überlebenskurve der Elektrodenmodelle Medtronic CapSure Epi 4965, Medtronic 5071 und Biotronik ELC 35-UP in ventrikulärer Position
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Abb. 21: Überlebenskurve der Elektrodenmodelle Medtronic CapSure Epi 4965, Medtronic 5071 und Biotronik ELC 35-UP in ventrikulärer Position mit 95% Konfidenzintervall
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Tab. 13: Überlebensrate des Elektrodenmodells Medtronic CapSure Epi 4965 in ventrikulärer Position
Tab. 14: Überlebensrate des Elektrodenmodells Medtronic 5071 in ventrikulärer Position
Tab. 15: Überlebensrate des Elektrodenmodells Biotronik ELC 35-UP in ventrikulärer Position Überleben Fallzahl Überlebensrate 95% Konfidenzintervall
1-Jahr
34 95% 80,0 – 98,6%
5-Jahre
18 67% 47,5 – 81,0%
10-Jahre 11 48% 28,1 – 64,7%
Überleben Fallzahl Überlebensrate 95% Konfidenzintervall
1-Jahr
89 98% 89,4 – 99,7%
5-Jahre
20 81% 66,8 – 89,3%
8-Jahre 3 76% 58,1 – 86,7%
Überleben Fallzahl Überlebensrate 95% Konfidenzintervall
1-Jahr
94 96% 89,9 – 98,5%
5-Jahre
53 81% 70,2 – 87,4%
10-Jahre 13 73% 61,1 – 81,9%
